Το P1 του 2013 ήταν η πρώτη φορά που η εταιρεία προσπάθησε να αγκαλιάσει την ηλεκτροκίνηση και η κληρονομιά αυτού του αυτοκινήτου ενέπνευσε εν μέρει τη δημιουργία του Artura.
«Πριν από περίπου 10 χρόνια, οδηγούσαμε πρωτότυπα P1 και το υβριδικό ταξίδι της McLaren ξεκινούσε», λέει ο επικεφαλής μηχανικός Geoff Grose. «Συνεχίζουμε στο παρασκήνιο από τότε».
Το project ξεκίνησε πριν από πέντε χρόνια, αλλά το αυτοκίνητο διαφέρει από το plug-in P1 των 903 ίππων και το υβριδικό Speedtail των 1.050 ίππων του 2020. Αντί να είναι ένα μηχάνημα περιορισμένου όγκου σε υψηλή τιμή, το Artura – το όνομα αναφέρεται σε «τέχνη» και « μέλλον» – αποτελεί προϊόν «πυρήνα» της McLaren και το πρώτο υβριδικό υπεραυτοκίνητο υψηλών επιδόσεων (HPH) σειράς παραγωγής της εταιρείας.
Ένας ολοκαίνουργιος βενζινοκινητήρας V6 χωρητικότητας 2.993 κυβικών με διπλό τούρμπο βρίσκεται στην καρδιά του. Η μονάδα M630 έχει πολύ ευρεία γωνία 120°, η οποία επιλέχθηκε για ευκολότερη συσκευασία των ηλεκτρικά ενεργοποιούμενων υπερσυμπιεστών μέσα στο ζεστό κύλινδρο του ίδιου του μπλοκ κυλίνδρων, διατηρώντας το μήκος της μονάδας μικρό. Σχεδιασμένος από τη McLaren αλλά κατασκευασμένος από τον τεχνικό συνεργάτη Ricardo, ο V6 των 585 ίππων και 585 Nm βρίσκεται χαμηλότερα συγκριτικά με έναν V8 της McLaren, βοηθώντας το κέντρο βάρους. Στα 160 κιλά, ο αλουμινένιος V6 με ξηρό κάρτερ ζυγίζει επίσης 50 κιλά λιγότερο και είναι εξοπλισμένος με ένα μόνο κεντρικό μπεκ ανά κύλινδρο. Ο άμεσος ψεκασμός βενζίνης σε πίεση 350 bar παρέχει ακριβή τροφοδοσία καυσίμου για αυξημένη ισχύ και μειωμένες εκπομπές, με φίλτρα σωματιδίων βενζίνης (GPF) και καταλυτικούς μετατροπείς που συμμορφώνονται με τις νομοθετικές απαιτήσεις.
Διάταξη ευρείας γωνίας
Με έως 8.500 σ.α.λ. και σχεδόν 200 ίππους ανά λίτρο, η ευρείας γωνίας διάταξη έχει επιπλέον πλεονεκτήματα. Η απόδοση του κινητήρα μπορεί να αυξηθεί μειώνοντας τις απώλειες πίεσης μέσω του συστήματος εξάτμισης. Ο Grose λέει πως η απόδοση υπερσυμπίεσης, ο συμπαγής σχεδιασμός και η επιθυμία για πιο συγκεκριμένες επιδόσεις καθόρισαν το σωστό πακέτο κινητήρα για ηλεκτροκίνηση.
«Για να αποκτήσουμε το σωστό πακέτο, αισθανθήκαμε ότι μπορούσαμε να έχουμε πιο συγκεκριμένη απόδοση και να συνεχίσουμε να πιέζουμε για πιο συγκεκριμένη απόδοση ανά λίτρο, περισσότερες επιδόσεις ανά μονάδα όγκου και περισσότερες επιδόσεις για τη μάζα του συστήματος μετάδοσης κίνησης», εξηγεί. «Η διάταξη V, 120°, βοηθοά να διατηρείται ο κινητήρας πολύ κοντός, επειδή κάθε απέναντι ζεύγος ράβδων μοιράζεται τον ίδιο πείρο ρουλεμάν στροφάλου».
Το πλάτος της μονάδας επέτρεψε στο σύστημα εξάτμισης να τοποθετηθεί στη μέση, αλλά σε σύγκριση με έναν εντελώς επίπεδο κινητήρα, ο V6 είναι ελαφρώς στενότερος. «Αυτό σημαίνει ότι μπορέσαμε να δημιουργήσουμε μια διαμόρφωση με τον κινητήρα στο κέντρο χωρίς να κάνουμε οτιδήποτε άλλο μεγαλύτερο για να χωρέσει γύρω του. Μοιάζει σαν ένα τέλειο αντίβαρο», εξηγεί ο Grose.
Η φιλοσοφία ελαφρών βαρών της McLaren προσφέρεται για ηλεκτρισμό και η επιθυμία να μειωθεί όσο το δυνατόν περισσότερο βάρος από το Artura ξεκίνησε με τον κινητήρα. «Το να μην έχουμε ξεχωριστές επενδύσεις, για παράδειγμα, σημαίνει ότι δεν υπάρχει το βάρος μιας χαλύβδινης επένδυσης και ο επιπλέον χώρος συσκευασίας», λέει ο Grose. «Στον κινητήρα, χρησιμοποιούμε 3D-εκτυπωμένους πυρήνες για τη χύτευση του μπλοκ, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούμε να κάνουμε το στενό κενό μεταξύ των κυλίνδρων ακόμη στενότερο».
Επειδή το σύστημα μετάδοσης κίνησης είναι πιο κοντό, το ίδιο ισχύει και για το αυτοκίνητο. Ο Grose τονίζει, σχεδόν με εμμονή, ότι κάθε δύο χιλιοστά που αφαιρούνται από το μήκος του αυτοκινήτου μεταξύ των τροχών θα εξοικονομούν βάρος παντού. «Αν αυτό είναι που κάνει το αυτοκίνητο μεγαλύτερο σε εκείνο το σημείο, τότε μας ενδιαφέρει πραγματικά έστω και ένα χιλιοστό. Μπορεί να μην ακούγεται πολύ, αλλά έχει επίδραση σε ένα χιλιοστό από κάθε άλλο μέρος». Το Artura έχει συνολικό μέγεθος 4.539 χλστ.
Υψηλή ισχύς και πυκνότητα ροπής
O κινητήρας αξονικής ροής 15,4 κιλών έχει το μέγεθος ενός πιάτου δείπνου. Είναι μικρότερος και πιο πυκνός σε ισχύ από έναν συμβατικό ηλεκτροκινητήρα ακτινικής ροής, με 33% μεγαλύτερη πυκνότητα ισχύος ανά κιλό – 4,6 kW/kg – από το σύστημα που χρησιμοποιεί το P1. Έχει επίσης λιγότερο από το μισό βάρος της μονάδας 38 κιλών που χρησιμοποιείται σε αυτό το αυτοκίνητο. Ο πρωταρχικός του ρόλος είναι η «πλήρωση ροπής», η στιγμιαία ισχύς των 95 ίππων και τα 225 Nm που αποσύρονται καθώς αυξάνεται η ισχύς του κινητήρα εσωτερικής καύσης. Σε αυτήν την πρώτη εφαρμογή κινητήρα αξονικής ροής σε αυτοκίνητο δρόμου σειράς παραγωγής, ο στάτορας βρίσκεται ανάμεσα σε δύο πλήμνες ρότορα και παρέχει υψηλή ισχύ και πυκνότητα ροπής ενώ είναι μικρότερος και ελαφρύτερος.
Το Artura μπορεί να διανύσει έως και 31 χλμ. μόνο με ηλεκτρική λειτουργία, με μέγιστη ταχύτητα 130 χλμ./ώρα. Η συνολική απόδοση του συστήματος είναι 680 ίπποι στις 7.500 σ.α.λ., με 720 Nm ροπής στις 2.250 σ.α.λ. Η τελική ταχύτητα είναι περιορισμένη στα 330 km/h και το σύστημα μετάδοσης κίνησης PHEV παρέχει εκπομπές CO2 104 g/km με πιστοποίηση EU WLTP με οικονομία έως και 3,9 l/100 km.
Ο έλεγχος του βάρους ήταν απαραίτητος για να μπορέσουν ο Grose και η ομάδα του να συνδυάσουν το σύστημα μετάδοσης κίνησης PHEV, αλλά να διατηρήσουν το αυτοκίνητο σαν McLaren. «Ο σχεδιασμός του αυτοκινήτου από την αρχή σημαίνει ότι η μπαταρία υψηλής τάσης είναι εκεί που θα περιμένατε να είναι – στη μέση του αυτοκινήτου, στο πάτωμα, όπου θα έχει τον μικρότερο αντίκτυπο σε οποιαδήποτε δυναμική συμπεριφορά. Αυτό είναι πραγματικά σημαντικό», εξηγεί. «Προσεγγίζουμε επίσης το βάρος όπως ορισμένες εταιρείες προσεγγίζουν το κόστος, όσον αφορά τον προϋπολογισμό – αν πρόκειται να ξοδέψουμε βάρος κάπου, πρέπει να το εξοικονομήσουμε κάπου αλλού».
Αυτή η λογική μειωμένου βάρους έχει μπει σε κάθε μέρος του Artura, αλλά αναπόφευκτα, λέει ο Grose, κάποιο επιπλέον βάρος υπάρχει από το πρόσθετο σύστημα μετάδοσης κίνησης. Το υβριδικό σύστημα ζυγίζει 130 κιλά και έχει αφαιρεθεί εντελώς για την αγωνιστική παραλλαγή GT4. Ωστόσο, έχει γίνει αλλού εξοικονόμηση βάρους.
Το Artura είναι το πρώτο που διαθέτει τη νέα αρχιτεκτονική McLaren Carbon Lightweight Architecture (MCLA). Το όχημα είναι ντυμένο με αλουμινένια πλαίσια αμαξώματος «superformed» και το ελαφρύτερο βάρος του είναι 1.395 κιλά. Ένα περίβλημα για την μπαταρία υψηλής τάσης 7,4 kW – που εκτείνεται σε όλο το πλάτος του αυτοκινήτου – έχει κατασκευαστεί, με το ρεζερβουάρ καυσίμου των 66 λίτρων να βρίσκεται πάνω από αυτό. Μια παροχή ηλεκτρικού ρεύματος DC υψηλής τάσης λειτουργεί στην ενσωματωμένη μονάδα ισχύος (IPU) στο μπροστινό μέρος του αυτοκινήτου και ένας συνδυασμένος μετατροπέας DC-DC, ενσωματωμένος φορτιστής και μπροστινή μονάδα διανομής ισχύος μοιράζονται ηλεκτρονικά στοιχεία ισχύος για περαιτέρω μείωση του βάρους. Μια μονάδα διανομής μέσα στην μπαταρία στέλνει ισχύ στη μονάδα ελέγχου κινητήρα (MCU), η οποία μετατρέπει το ρεύμα συνεχούς ρεύματος της μπαταρίας σε ρεύμα εναλλασσόμενου ρεύματος που απαιτείται από τον ηλεκτροκινητήρα.
Τέσσερις λειτουργίες μετάδοσης κίνησης
Οι λειτουργίες αποθήκευσης ισχύος δεν επιτρέπουν ποτέ στην μπαταρία να αποφορτιστεί πλήρως και ο Grose εξηγεί ότι ακόμα και όταν χρησιμοποιείται η πλήρης απόδοση του αυτοκινήτου, η μπαταρία αναπληρώνει την χαμένη ενέργεια. «Εάν το Artura βρίσκεται σε λειτουργία Track, αναγνωρίζει ότι η απόδοση είναι αυτό που ζητείται περισσότερο από το υβριδικό σύστημα, επομένως θα στοχεύσει να διατηρήσει απλώς την μπαταρία γεμάτη και θα γεμίσει γρηγορότερα από ό,τι χρησιμοποιείται», λέει.
Τέσσερις λειτουργίες συστήματος μετάδοσης κίνησης – E-mode (μηδενικές εκπομπές ρύπων), Comfort (V6 και e-motor), Sport (e-motor πλήρωσης ροπής και V6 για μέγιστη απόδοση) και Track (υβριδική ισχύς με ταχύτερες αλλαγές από το ολοκαίνουργιο 8-τάχυτο κιβώτιο διπλού συμπλέκτη, που κινεί τους πίσω τροχούς και περιλαμβάνει το πρώτο e-diff της McLaren) – δίνουν τη δυνατότητα προσαρμογής της μετάδοσης κίνησης. Δεν υπάρχει φυσική όπισθεν. αυτό το φροντίζει το e-motor. Το αναγεννητικό φρενάρισμα λειτουργεί μόνο κατά την υπέρβαση, ο κινητήρας παρέχει επαρκή φόρτιση. Αυτό σημαίνει ότι η αίσθηση του πεντάλ του φρένου παραμένει σταθερή.
«Ήμασταν προσεκτικοί να μην πάμε πολύ μακριά με την αναγέννηση κατά την υπέρβαση, δημιουργώντας πολύ υψηλό φορτίο οπισθέλκουσας», λέει ο Grose. «Θέλουμε το αυτοκίνητο να αισθάνεται πολύ φυσικό και η συμπεριφορά του να είναι συνεπής. Όταν οδηγείτε ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο με πλήρως γεμάτη μπαταρία, δεν υπάρχει τόση αναγέννηση, επομένως το φρενάρισμα θα είναι διαφορετικό επειδή δεν μπορεί να πάρει την ενέργεια. Δεν θέλουμε μια κατάσταση όπου η συμπεριφορά δεν μπορεί να προβλεφθεί».
Δίνοντας προτεραιότητα στην αίσθηση πέδησης, το Artura αποφεύγει ένα πλήρως ηλεκτρικό σύστημα πέδησης και χρησιμοποιεί αντ' αυτού συμβατικά φρένα με υποβοήθηση υποπίεσης.
Πηγή: Automotive Powertrain Technology International
